[发明专利]包括用于头戴式显示器的光导的光学设备

说明书

光学设备包括微型显示器(105)，所述微型显示器被配置成发出计算机生成图像(CGI)的光。所述光学设备还包括光导(101)，所述光导具有弯曲的第一表面和弯曲的第二表面，所述第一表面用于从所述微型显示器接收所述CGI，所述第二表面用于通过眼睛侧的第三表面将所述CGI反射到用户的眼睛。所述光学设备还包括头戴式框架(110)，所述头戴式框架支撑所述微型显示器和所述光导，其中，所述微型显示器位于所述头戴式框架的顶部处，并且其中，所述光导的所述第一弯曲表面在所述光导的顶侧处。

技术领域

本公开一般地涉及光导的设计、放置和使用，该光导可以被用作用于产生增强视觉的头戴式显示器(HMD)设备的一部分。

背景技术

HMD设备通常包括近眼光学系统，以产生放置在用户前方一定距离的虚拟图像。单眼和双眼显示器分别被称为单眼HMD和双眼HMD。一些HMD设备仅显示计算机生成的图像(CGI)，而其它类型的HMD设备能够在真实视图上叠加CGI。后一种类型的HMD通常包括某种形式的透明目镜，并且能够用作用于实现增强现实(AR)的硬件平台。通过覆盖的CGI，增大了当透过透明眼镜观看时的世界的场景。这种装置也被称为平视显示器(HUD)。

HMD具有实际应用和休闲应用。然而，由于用于实现现有HMD设备的光学系统的成本、尺寸、重量、厚度、视场以及效率，许多应用受到了限制。狭窄的视场特别受限制。使用常规组件会产生仅几度的宽度和几度的高度的CGI，从而导致较差的用户体验。先前的HMD设计已经试图通过采用弯曲的光导来解决这些问题，并且将微型显示器定位在类似于传统眼镜的头戴式框架的镜腿区域中。然而，基于这些设计的装置的特定几何形状和物理约束，光导将光路限制成在光导的眼睛侧包括至少两次反弹或反射，并且在光导的世界侧包括至少两次反射，由此限制结果可见图像的大小。另外，都放置HMD的组件的常规限制导致在用户视线内约10度等级对角线的低视场(FOV)显示器。

附图说明

通过参考附图，可以更好地理解本公开，并且本公开的许多特征和优点对于本领域技术人员变得显而易见。在不同的图中使用相同的参考符号表示相似或相同的项目。

图1和图2示出了根据一些实施例的眼镜设备的透视图。

图3示出了根据一些实施例的光导的分解透视图。

图4示出了根据一些实施例的在图3中所示的光导的正视图。

图5示出了根据一些实施例的沿图1的线1-1的光导、显示器和场镜的侧面截面图。

图6示出了根据一些实施例的沿图1的线2-2的眼镜设备的侧面截面图。

图7示出了根据一些实施例的就像位于如图1和2中所示的框架中一样的光导的俯视图。

图8示出了根据一些实施例的表征弯曲的透明光导的两个表面的形状的一组示例系数。

图9示出了根据一些实施例的表征弯曲的透明光导的表面的一组坐标值。

具体实施方式

先前的光导设计将微型显示器放置在头戴式显示器(HMD)设备或装置或透明的平视显示器(HUD)设备或装置的镜腿位置处。该位置可能导致光导长度比期望的更长。尤其是，镜腿位置处的微型显示器可能需要在光到达用户的眼睛之前，在光导的眼睛侧表面上具有两次或以上次反射并且在光导的世界侧表面上具有两次或以上次反射的光路。为了将微型显示器隐藏在镜腿位置，需要将光导倾斜大约18度，以便促进光导内的全内反射(TIR)。所有这些约束在从微型显示器发出的可视图像中产生了约近10度对角线的低视场(FOV)显示。